JPH04310017A - スイッチ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２種類のアナログ信号
を切り換えて、切り換えられた出力信号を１つの出力端
に出力するスイッチ回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高性能化に伴い、スイ
ッチ回路は、信号切り換え時オフセット電圧の小さいも
の、又は、高速で信号が切り換えられるものが要求され
るようになってきた。

【０００３】以下に、従来のスイッチ回路について説明
する。図５は従来のスイッチ回路の構成図であり、１，
２は入力端子、３〜７はトランジスタ、８，９はダイオ
ード、１０〜１３は電流源、１４はインバータ、１５は
切換信号端子、１６は出力端子、１７は電源端子である
。

【０００４】エミッタが共通接続されたトランジスタ３
，４は第１の差動回路１９を構成し、エミッタが共通接
続されたトランジスタ５，６は第２の差動回路２０を構
成する。そして、第１の差動回路１９のエミッタ共通接
続点ａに電流源１０を接続し、第２の差動回路２０のエ
ミッタ共通接続点ｂに電流源１１を接続し、そのエミッ
タ共通接続点ａ，ｂにダイオード８および９のカソード
をそれぞれ接続し、ダイオード８，９のアノードの共通
接続点に電流源１２を接続する。エミッタホロワ用のト
ランジスタ７と電流源１３は、ボルテイジホロワ回路１
８を構成し、ダイオード８，９のアノードの共通接続点
の出力電圧を出力端子１６に低インピーダンスで出力す
るものである。トランジスタ３のベースに入力端子１を
接続し、トランジスタ４のベースに入力端子２を接続す
る。そして、トランジスタ４のベースには切換端子１５
からの切換信号が与えられ、トランジスタ６のベースに
は切換信号をインバータ１４で反転された信号が与えら
れる。

【０００５】以上のように構成されたスイッチ回路につ
いて、以下その動作を説明する。まず、第１の差動回路
１９の動作について説明する。トランジスタ３または４
のうち、ベースに印加される電位の高い方のトランジス
タが導通し、エミッタ共通接続点ａの電位は高い方の電
位からＶｂｅ（ベース・エミッタ間電圧）だけ下がった
電位になる。すなわち、切換端子１５の電圧が高レベル
（ハイレベル）のとき、エミッタ共通接続点ａの電位も
高レベルとなり、トランジスタ３のベース・エミッタ間
が逆バイアスされるため、トランジスタ３がオフ状態と
なり、入力端子１の入力信号はエミッタ共通接続点ａに
は伝わらない。逆に、切換端子１５の電圧が低レベル（
ローレベル）のとき、トランジスタ３がオン状態となり
、入力端子１の入力信号はエミッタ共通接続点ａに伝え
られる。

【０００６】次に、第２の差動回路２０の動作について
説明する。第２の差動回路２０は第１の差動回路と同じ
ように動作するが、切り換えを制御するトランジスタ６
のベースには切換端子１５の反転信号が入力されるため
、切換端子１５の電圧が高レベルのとき、トランジスタ
６がオフ状態に、トランジスタ５がオン状態になり、入
力端子２の入力信号はエミッタ共通接続点ｂに伝えられ
る。逆に、切換端子１５の電圧が低レベルのとき、トラ
ンジスタ５がオフ状態となり、入力端子１の入力信号は
エミッタ共通接続点ｂには伝わらない。

【０００７】次に、ダイオード８および９の動作につい
て説明する。ダイオード８および９は、共通接続された
アノードに電流源１２からの電流が流れ込んでくるため
、２つのダイオードの内カソードの電位が低い方が導通
し、もう一方が非導通になる。即ち、切換端子１５の電
圧が高レベルのとき、エミッタ共通接続点ｂがａに比べ
て低電位になるため、ダイオード９が導通し、逆に、切
換端子１５の電圧が低レベルのとき、エミッタ共通接続
点ａがｂに比べて低電位になるため、ダイオード８が導
通する。

【０００８】このことから、切換端子１５の電圧が高レ
ベルのとき、トランジスタ３と６がオフ状態に、トラン
ジスタ４と５がオン状態になり、入力端子２の入力信号
はエミッタ共通接続点ｂに伝えられる。そして、その信
号は、導通状態のダイオード９を介してダイオード８，
９の共通接続点に出力され、さらにエミッタホロワ用の
トランジスタ７を介して出力端子１６に低インピーダン
スで出力される。

【０００９】逆に、切換端子１５の電圧が低レベルのと
き、トランジスタ３と６がオン状態に、トランジスタ４
と５がオフ状態になり、入力端子１の入力信号はエミッ
タ共通接続点ａに伝えられる。そして、その信号は、導
通状態のダイオード８を介してダイオード８，９の共通
接続点に出力され、さらにエミッタホロワ用のトランジ
スタ７を介して出力端子１６に低インピーダンスで出力
される。このように、スイッチ回路は、入力端子１およ
び２に印加される２つの入力信号の内１つを、切換信号
レベルで選択し、出力端子１６に出力する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、第１の差動回路１９用の電流源１０と、
第２の差動回路２０用の電流源１１の２つの電流源を設
けていたので、電流源１０と１１の電流値の相対誤差が
あった場合、トランジスタ３とトランジスタ５に流れる
電流が異なり、それに応じてトランジスタ３のＶｂｅ３
とトランジスタ５のＶｂｅ５の間に差が生じる。その結
果、切換信号レベルを切り換えて入力端子１の信号を選
択したときと、入力端子２の信号を選択したときとで、
出力端子１６の出力波形にオフセット電圧を生じるとい
う欠点を有していた。

【００１１】また、切換信号の波形になまりが有ると、
入力信号の切換え時の過渡期にノイズが発生していた。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、入力信号の切換え時に発生する出力波形のオフセッ
ト電圧や、過渡期のノイズが削減できるスイッチ回路を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のスイッチ回路は、ベースとコレクタが互いに
交差するように接続された第１，第２のトランジスタと
、エミッタ共通接続点に前記第２のトランジスタのコレ
クタ電流が供給され、差動入力の一端から第２の入力信
号が加えられる第１の差動回路と、エミッタ共通接続点
に前記第１のトランジスタのコレクタ電流が供給され、
差動入力の一端から第２の入力信号が加えられる第２の
差動回路と、第１，第２のトランジスタのエミッタ共通
接続点に接続された第１の電流源と、前記第１，第２の
差動回路のエミッタ共通接続点間に逆直列接続された第
１，第２のダイオードと、前記第１，第２のダイオード
の接続点に接続された第２の電流源とを備え、前記第１
，第２の電流源の電流方向は前記第１，第２のダイオー
ドおよび第１，第２のトランジスタが順方向導通する方
向に設定され、前記第１および第２の差動回路の差動入
力の他端が互いに逆位相の切換信号が印加され、前記第
１，第２のダイオードの共通接続点を出力端とした構成
を有している。

【００１４】

【作用】この構成によって、第１の差動回路および第２
の差動回路に入力される切換信号レベルによって、どち
らか一方の差動回路のエミッタ共通接続点の電位が高く
設定され、それに応じて、第１，第２のトランジスタの
うち高電位側のエミッタ共通接続点にベースが接続され
たトランジスタが導通する。そして、そのトランジスタ
が低電位側のエミッタ共通接続点に第１の電流源の電流
を供給することによって、低電位側の差動回路とダイオ
ードが導通し、低電位側の差動回路が入力信号を選択し
て出力端に出力する。第１，第２のトランジスタが、第
１の電流源の電流を交互に切り換えて、第１および第２
の差動回路のエミッタ共通接続点に電流を与えるため、
入力信号の切換え時に出力波形のオフセット電圧が生じ
ない。

【００１５】また、第１および第２のトランジスタのベ
ースとコレクタが互いに交差接続されているため、正帰
還ループが形成され、第１と第２のトランジスタの何れ
かの導通に切り換えるときに、動作の切り換えが即座に
行なわる。そして、入力信号を切り換える際に、ノイズ
が発生しにくくすることができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施例におけるスイッチ
回路の構成図である。図１において、１，２は入力端子
、３〜７，２１，２２はトランジスタ、８，９はダイオ
ード、１０〜１３，２３は電流源、１４はインバータ、
１５は切換信号端子、１６は出力端子、１７は電源端子
である。

【００１８】エミッタが共通接続されたトランジスタ３
，４は第１の差動回路１９を構成し、エミッタが共通接
続されたトランジスタ５，６は第２の差動回路２０を構
成する。そして、第１のトランジスタ２１および第２の
トランジスタ２２のベースとコレクタを互いに交差する
ように接続し、エミッタ共通接続点に第１の電流源２３
を接続して電流切換用の回路を構成し、この回路は差動
回路１９，２０のエミッタ共通接続点ａ，ｂに供給する
第１の電流源２３の電流を切り換える。さらに、第１の
差動回路１９のエミッタ共通接続点ａには第２のトラン
ジスタ２２のコレクタを接続し、第２の差動回路２０の
エミッタ共通接続点ｂには第１のトランジスタ２１のコ
レクタを接続し、そのエミッタ共通接続点ａ，ｂにダイ
オード８および９のカソードをそれぞれ接続し、ダイオ
ード８，９のアノードの共通接続点に電流源１２を接続
する。エミッタホロワ用のトランジスタ７と電流源１３
は、ボルテイジホロワ回路１８を構成し、これはダイオ
ード８，９のアノードの共通接続点の出力電圧を出力端
子１６に低インピーダンスで出力するものである。トラ
ンジスタ３のベースに入力端子１を接続し、トランジス
タ３のベースに入力端子１を接続する。そして、トラン
ジスタ４のベースは切換端子１５からの切換信号が与え
られ、トランジスタ６のベースは切換信号をインバータ
１４で反転された信号が与えられる。

【００１９】以上のように構成されたスイッチ回路につ
いて、以下その動作を説明する。まず、第１の差動回路
１９の動作について説明する。トランジスタ３または４
のうち、ベースに印加される電位の高い方のトランジス
タが導通し、エミッタ共通接続点ａの電位は高い方の電
位からＶｂｅ（ベース・エミッタ間電圧）だけ下がった
電位になる。すなわち、切換端子１５の電圧が高レベル
のとき、エミッタ共通接続点ａの電位も高レベルとなり
、トランジスタ３のベース・エミッタ間が逆バイアスさ
れるため、トランジスタ３がオフ状態となり、入力端子
１の入力信号はエミッタ共通接続点ａには伝わらない。 逆に、切換端子１５の電圧が低レベルのとき、トランジ
スタ３がオン状態となり、入力端子１の入力信号はエミ
ッタ共通接続点ａに伝えられる。

【００２０】次に、第２の差動回路２０の動作について
説明する。第２の差動回路２０は第１の差動回路と同じ
ように動作するが、切り換えを制御するトランジスタ６
のベースには切換端子１５の反転信号が入力されるため
、切換端子１５の電圧が高レベルのとき、トランジスタ
６がオフ状態に、トランジスタ５がオン状態になり、入
力端子２の入力信号はエミッタ共通接続点ｂに伝えられ
る。逆に、切換端子１５の電圧が低レベルのとき、トラ
ンジスタ５がオフ状態となり、入力端子１の入力信号は
エミッタ共通接続点ｂには伝わらない。

【００２１】次に、ダイオード８および９の動作につい
て説明する。ダイオード８および９は、共通接続された
アノードに電流源１２からの電流が流れ込んでくるため
、２つのダイオードの内カソードの電位が低い方が導通
し、もう一方が非導通になる。即ち、切換端子１５の電
圧が高レベルのとき、エミッタ共通接続点ｂがａに比べ
て低電位になるため、ダイオード９が導通し、逆に、切
換端子１５の電圧が低レベルのとき、エミッタ共通接続
点ａがｂに比べて低電位になるため、ダイオード８が導
通する。

【００２２】次に、第１の差動回路１９および第２の差
動回路２０の動作電流を切り換える第１，第２のトラン
ジスタの動作について説明する。まず、第１の差動回路
１９および第２の差動回路２０に入力される切換信号レ
ベルによって、一方の差動回路のエミッタ共通接続点の
電位が高く設定される。たとえば、切換端子１５に高レ
ベルの電圧が入力されると、インバータ１４の動作によ
ってトランジスタ６のベースが低レベルに設定される。 第１のトランジスタ２１のベースが高電位側のエミッタ
共通接続点ａが高レベルになり、トランジスタ２１が導
通して、そのコレクタが低電位側のエミッタ共通接続点
ｂに第１の電流源の電流を供給する。すると、第２の差
動回路のトランジスタ５が導通し、入力端子２の入力信
号が第２の差動回路のエミッタ共通接続点ｂに伝えられ
、ダイオード９のアノード出力端に出力され、ボルテイ
ジホロワ回路１８でインピーダンス変換されて出力端子
１６に出力される。

【００２３】逆に、切換端子１５に低レベルの電圧が入
力されると、インバータ１４の動作によってトランジス
タ６のベースが高レベルに設定される。第１のトランジ
スタ２２のベースが高電位側のエミッタ共通接続点ｂが
高レベルになり、トランジスタ２２が導通して、そのコ
レクタが低電位側のエミッタ共通接続点ａに第１の電流
源の電流を供給する。すると、第１の差動回路のトラン
ジスタ３が導通し、入力端子１の入力信号が第１の差動
回路のエミッタ共通接続点ａに伝えられ、それがダイオ
ード８のアノード出力端に出力され、ボルテイジホロワ
回路１８でインピーダンス変換されて出力端子１６に出
力される。

【００２４】以上のように本実施例によれば、第１およ
び第２の差動回路１９，２０のエミッタ共通接続点の電
流が、第１，第２のトランジスタ２１，２２の動作で第
１の電流源２３の電流が交互に切り換えられることから
、一方の差動回路の動作から他方の差動回路の動作に切
り換える際に、動作電流が変化しないため、入力切り換
え時の出力波形にオフセット電圧が生じない。

【００２５】また、第１および第２のトランジスタ２１
，２２のベースとコレクタが互いに交差するように接続
されているため、正帰還ループが形成され、一方のトラ
ンジスタの導通から他方のトランジスタの導通に切り換
えるとき、動作の切り換えが即座に行なわる。その結果
、入力信号を切り換える際に、ノイズが発生しにくくす
ることができる。

【００２６】次に、入力信号を与える手段について説明
する。通常、交流信号を与える場合、図２に示すように
、電圧源２４が抵抗２５，２６を介して入力端子１，２
に直流バイアスを与え、交流信号源２７が結合容量２８
を介して入力端子１に交流信号を与え、交流信号源２９
が結合容量３０を介して入力端子２に交流信号を与える
。このようにして、本発明のスイッチ回路５０を用いれ
ば、２つの入力信号を切り換えたとき、動作する差動回
路間でオフセット電圧が生じない。また、切換信号を発
生する回路の動作電圧が電圧源２４の電圧と相対精度を
保たれるようにすれば、ＩＣ化する際の動作設定が容易
にできる。

【００２７】他の入力手段として、図３に示すように、
入力端子１，２に電圧源３１，３２を接続し、値の異な
る第１，第２の電圧を入力端子１，２に与え、切換端子
１５の電圧をスイッチングすることによって、値の異な
る第１，第２の電圧を出力するスイッチ回路を構成する
こともできる。

【００２８】しかしながら、前記の実施例では、切換信
号の高レベル　のレベルがＶＨ　とし、トランジスタの
ベース・エミッタ間電圧をＶｂｅとし、トランジスタの
飽和電圧をＶＣＥ（ＳＡＴ）　としたとき、入力電圧を
ＶＩＮが　　　　　　　　ＶＨ　＞ＶＩＮ＞ＶＨ　−Ｖ
ｂｅ＋ＶＣＥ（ＳＡＴ）　　　　　　　　　　　・・・
（１）の範囲でないと、このスイッチ回路は動作しない
。すなわち、この実施例の入力ダイナミックレンジは（
Ｖｂｅ−ＶＣＥ（ＳＡＴ）　）である。このような入力
電圧の範囲では、切換電圧や入力バイアス電圧が設定し
にくい欠点がある。第２の実施例は、このような問題点
を解決するものである。

【００２９】次に、図４を用いて第２の実施例を説明す
る。ここでは、図１と同一箇所は同一番号で付与してい
る。

【００３０】エミッタが共通接続されたトランジスタ３
，４は第１の差動回路１９を構成し、エミッタが共通接
続されたトランジスタ５，６は第２の差動回路２０を構
成する。そして、第１のトランジスタ２１および第２の
トランジスタ２２のベースとコレクタを互いに交差する
ように第１および第２の定電圧素子（ダイオード３３，
３４）を介して接続し、エミッタ共通接続点に第１の電
流源２３を接続して、差動回路１９，２０のエミッタ共
通接続点ａ，ｂに供給する第１の電流源２３の電流を切
り換える電流切換用の回路を構成する。さらに、第１の
差動回路１９のエミッタ共通接続点ａには第２のトラン
ジスタ２２のコレクタを接続し、第２の差動回路２０の
エミッタ共通接続点ｂには第１のトランジスタ２１のコ
レクタを接続し、そのエミッタ共通接続点ａ，ｂにダイ
オード８および９のカソードをそれぞれ接続し、ダイオ
ード８，９のアノードの共通接続点に電流源１２を接続
する。エミッタホロワ用のトランジスタ７と電流源１３
は、ボルテイジホロワ回路１８を構成し、ダイオード８
，９のアノードの共通接続点の出力電圧を低インピーダ
ンスで出力端子１６に出力するものである。トランジス
タ３のベースに入力端子１を接続し、トランジスタ３の
ベースに入力端子１を接続する。そして、トランジスタ
４のベースは切換端子１５からの切換信号が与えられ、
トランジスタ６のベースは切換信号をインバータ１４で
反転された信号が与えられる。

【００３１】第１の実施例（図１）と異なる点は、第１
のトランジスタ２１のベースが定電圧素子（ダイオード
３３）を介してエミッタ共通接続点ａに接続され、第２
のトランジスタ２２のベースが定電圧素子（ダイオード
３４）を介してエミッタ共通接続点ｂに接続された点に
ある。

【００３２】以上のように構成されたスイッチ回路につ
いて、以下その動作を説明する。第１の差動回路１９お
よび第２の差動回路２０の動作電流を切り換える第１，
第２のトランジスタの動作について説明する。まず、第
１の差動回路１９および第２の差動回路２０に入力され
る切換信号レベルによって、一方の差動回路のエミッタ
共通接続点の電位が高く設定される。たとえば、切換端
子１５に高レベルの電圧が入力されると、インバータ１
４の動作によってトランジスタ６のベースが低レベルに
設定される。そして、エミッタ共通接続点ａが高レベル
になるのに伴って、ダイオード３４を介してそれに接続
された第１のトランジスタ２１のベースが高レベルにな
り、トランジスタ２１が導通して、トランジスタ２１の
コレクタが低電位側のエミッタ共通接続点ｂに第１の電
流源の電流を供給する。すると、第２の差動回路のトラ
ンジスタ５が導通し、入力端子２の入力信号が第２の差
動回路のエミッタ共通接続点ｂに伝えられ、それがダイ
オード９のアノード出力端に出力され、ボルテイジホロ
ワ回路１８でインピーダンス変換されて出力端子１６に
出力される。

【００３３】逆に、切換端子１５に低レベルの電圧が入
力されると、インバータ１４の動作によってトランジス
タ６のベースが高レベルに設定される。第１のトランジ
スタ２２のベースが高電位側のエミッタ共通接続点ｂが
高レベルになり、トランジスタ２２が導通して、そのコ
レクタが低電位側のエミッタ共通接続点ａに第１の電流
源の電流を供給する。すると、第１の差動回路のトラン
ジスタ３が導通し、入力端子１の入力信号が第１の差動
回路のエミッタ共通接続点ａに伝えられ、それがダイオ
ード８のアノード出力端に出力され、ボルテイジホロワ
回路１８でインピーダンス変換されて出力端子１６に出
力される。

【００３４】第２の実施例では、切換信号の高レベル　
のレベルがＶＨ　とし、トランジスタのベース・エミッ
タ間電圧をＶｂｅとし、トランジスタの飽和電圧をＶＣ
Ｅ（ＳＡＴ）　とし、順方向ダイオード電圧をＶＤ　と
したとき、入力電圧をＶＩＮが 　　　　　　　　ＶＨ　＞ＶＩＮ＞ＶＨ　−Ｖｂｅ−Ｖ
Ｄ　＋ＶＣＥ（ＳＡＴ）　　　　　　　　　・・・（２
）となり、入力ダイナミックレンジが第１の実施例に比
べてＶＤ　だけ拡大することができる。

【００３５】なお、第２の実施例では、第１および第２
の定電圧素子に順方向導通するダイオード３３，３４を
用いた例で説明したが、定電圧素子にツエナーダイオー
ドやダイオードの直列接続体を用いてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明は、第１，第２のト
ランジスタ２１，２２が第１の電流源２３の電流を交互
に切り換えて、第１および第２の差動回路のエミッタ共
通接続点に与えることから、一方の差動回路の動作から
他方の差動回路の動作に切り換えても、動作電流が変化
しないため、入力切り換え時の出力波形にオフセット電
圧が生じない。

【００３７】また、第１および第２のトランジスタ２１
，２２のベースとコレクタが互いに交差接続されている
ため、正帰還ループが構成され、差動回路の動作切り換
えが即座に行なわる。その結果、入力信号を切り換える
際に、ノイズが発生しにくくすることができる優れたス
イッチ回路を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるスイッチ回路の構成
図

【図２】スイッチ回路の入力手段を示す図

【図３】スイ
ッチ回路の他の入力手段を示す図

【図４】本発明の他の
実施例の構成図

【図５】従来のスイッチ回路の構成図

【符号の説明】

１，２　　入力端子 ３〜７，２１，２２　　トランジスタ ８，９，３３，３４　　ダイオード １０〜１３，２３　　電流源 １４　　インバータ １５　　切換信号端子 １６　　出力端子 １７　　電源端子 １８　　ボルテイジホロワ回路 １９　　第１の差動回路 ２０　　第２の差動回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースとコレクタが互いに交差するように
   接続された第１，第２のトランジスタと、エミッタ共通
   接続点に前記第２のトランジスタのコレクタ電流が供給
   され、差動入力の一端から第２の入力信号が加えられる
   第１の差動回路と、エミッタ共通接続点に前記第１のト
   ランジスタのコレクタ電流が供給され、差動入力の一端
   から第２の入力信号が加えられる第２の差動回路と、第
   １，第２のトランジスタのエミッタ共通接続点に接続さ
   れた第１の電流源と、前記第１，第２の差動回路のエミ
   ッタ共通接続点間に逆直列接続された第１，第２のダイ
   オードと、前記第１，第２のダイオードの接続点に接続
   された第２の電流源とを備え、前記第１，第２の電流源
   の電流方向は前記第１，第２のダイオードおよび第１，
   第２のトランジスタが順方向導通する方向に設定され、
   前記第１および第２の差動回路の差動入力の他端が互い
   に逆位相の切換信号が印加され、前記第１，第２のダイ
   オードの共通接続点を出力端としたことを特徴とするス
   イッチ回路。
2. 【請求項２】第１のトランジスタのベースと第１の差動
   回路のエミッタ共通接続点との間に接続された第１の定
   電圧素子と、第２のトランジスタのベースと第２の差動
   回路のエミッタ共通接続点との間に接続された第２の定
   電圧素子とを備えた請求項１記載のスイッチ回路。